Способ увеличения момента силы на валу отбора мощности поршневого двигателя с питанием рабочим телом от свободнопоршневого генератора газов с общей внешней камерой сгорания



Способ увеличения момента силы на валу отбора мощности поршневого двигателя с питанием рабочим телом от свободнопоршневого генератора газов с общей внешней камерой сгорания
Способ увеличения момента силы на валу отбора мощности поршневого двигателя с питанием рабочим телом от свободнопоршневого генератора газов с общей внешней камерой сгорания

 


Владельцы патента RU 2503838:

Рыбаков Анатолий Александрович (RU)

Изобретение относится к энергомашиностроению. Способ увеличения момента силы на валу отбора мощности поршневого двигателя с питанием рабочим телом от свободнопоршневого генератора газов с общей внешней камерой сгорания, включающего свободнопоршневой генератор газов с внешней камерой сгорания, вал отбора мощности двигателя, две и более расширительных машин с муфтами сцепления валов расширительных машин с валом отбора мощности двигателя и систему управления, при этом для увеличения момента силы на валу отбора мощности двигателя при соединенном вале отбора мощности двигателя с валом одной или более одной расширительных машин система управления двигателя подает продукты сгорания от генератора газов на еще одну, либо на несколько, либо на все незадействованные расширительные машины и муфтами сцепления соединяет их валы с валом обора мощности двигателя. Изобретение обеспечивает экономию ресурса двигателя, и снижение расхода топлива за счет выключения части расширительных машин. 2 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к энергомашиностроению.

УРОВЕНРЬ ТЕХНИКИ

Ближайшие аналоги, имеющие отношение к заявленному изобретению.

1. Патент RU 2324060 «Свободнопоршневой генератор газов прямоточного двигателя с двумя поршнями привода компрессора».

Свободнопоршневой генератор газов служит источником газообразного рабочего тела для поршневого двигателя с питанием рабочим телом от свободнопоршневого генератора газов с внешней камерой сгорания. Принцип его действия состоит в следующем.

При пуске генератора газов с внешней камерой сгорания (далее - генератор газов) в камеру сгорания 1 (фигура 1) форсункой 2 подается топливо и воспламеняется свечой зажигания 3. Продукты сгорания через газораспределительный клапан 4 поступают в левую полость поршня 5, в результате чего поршень 5 и соединенный с ним штоком 6 поршень 7 движутся (по рисунку) слева направо. Так как площадь левой поверхности поршня 5 больше площади его противоположной поверхности на величину площади поперечного сечения штока 6, то давление воздуха в полости справа от поршня 5 больше, чем давление продуктов сгорания слева от поршня 5. Поэтому воздух из правой полости поршня 5 (клапан 8 закрыт) через клапан 9 поступает в камеру сгорания 1, тем самым обеспечивая воздухом непрерывный процесс горения топлива. Одновременно воздух (при следующих рабочих циклах продукты сгорания) из правой полости поршня 7 через клапан 10 выбрасывается в атмосферу 9 (клапан 11 закрыт), а через открытый клапан 12 воздух из атмосферы засасывается в левую полость поршня 7. При достижении поршнями крайнего правого положение система управления (на фигуре не показана) переводит клапаны 4 и 10 в противоположные положения. Теперь продукты сгорания из камеры сгорания 1 через клапан 10 поступают в правую полость поршня 7 и поршни начинают движение справа налево. Воздух из левой полости поршня 7 открывает клапан 11 и поступает в камеру сгорания 1. Клапан 9 закрывается и воздух из атмосферы через открывшийся клапан 8 засасывается в правую полость поршня 5. Как только давление продуктов сгорания в камере сгорания достигнет рабочего значения, система управления открывает заслонку 13 и продукты сгорания поступают на расширительную машину.

2. Патент RU 2450137 «Поршневой двигатель с питанием рабочим телом от свободнопоршневого генератора газов с внешней камерой сгорания».

Если продукты сгорания от генератора газов направить на поршневые расширительные машины, получится поршневой двигатель в составе генератора газов с внешней камерой сгорания и поршневыми расширительными машинами. Действует следующим образом.

Как только давление продуктов сгорания в камере сгорания генератора газов 1 (фигура 1) достигнет рабочего значения, система управления открывает заслонку 13 и продукты сгорания поступают к газораспределительным клапанам расширительных машин. Система управления отслеживает положение поршней в цилиндрах расширительных машин и открывает газораспределительный клапан того цилиндра, в котором поршень находится между начальной и конечной крайними точками движения. Поступающие в цилиндр продукты сгорания воздействуют на поршень и он начинает движение. Энергия движущегося поршня механизмом преобразования движения (для машин с цилиндрическими поршнями кривошипно-шатунный механизм, для машин с роторными поршнями кривошипный) преобразуется в энергию вращения вала отбора мощности. По прибытию поршня в крайнюю конечную точку движения система управления закрывает впускной клапан и открывает выпускной. Механизмом передачи поршень возвращается в исходную точку движения и продукты сгорания выбрасываются из цилиндра в атмосферу.

Поскольку поршни всех расширительных машин связаны шатунами с общим коленвалом, управление мощностью двигателя осуществляется производительностью газообразного рабочего тела генератором газов. Следовательно, во всем диапазоне развиваемых двигателем мощностей одновременно задействованы все расширительные машины. Происходит износ всех расширительных машин одновременно, а также и тепловые потери через стенки их цилиндров на всех режимах нагрузки.

ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель заявленного изобретения - создание силовой установки на основе поршневого двигателя с управляемыми тяговыми характеристиками (моментом силы) на валу отбора мощности силовой установки без механизма перемены передач.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Поршневой двигатель с питанием рабочим телом, генерируемым свободнопоршневым генератором газов, включает свободнопоршневой генератор газов с внешней камерой сгорания, вал отбора мощности двигателя несколько поршневых расширительных машин с муфтами сцепления валов расширительных машин с валом отбора мощности двигателя и систему управления. Основой такого двигателя является поршневой двигатель с питанием рабочим телом от свободнопоршневого генератора газов с внешней камерой сгорания, указан выше патент RU 2450137. Действует он следующим образом.

Двигатель комплектуется несколькими расширительными машинами, принцип действия которых аналогичен расширительной машине парового двигателя. Такая схема позволяет путем включения-выключения расширительных машин менять величину момента силы на валу отбора мощности двигателя в нескольких диапазонах соответствующих числу расширительных машин двигателя. В первом диапазоне задействована одна расширительная машина. Для перехода во второй диапазон система управления подает продукты сгорания от генератора газов на следующую расширительную машину и соединяет ее вал с валом отбора мощности, т.д.

Как только давление продуктов сгорания в камере сгорания генератора газов достигнет рабочего значения (фигура 1), система управления открывает заслонку 13 и продукты сгорания поступают к газораспределительным клапанам расширительных машин.

Подключение и отключение расширительных машин осуществляется механизмами сцепления валов расширительных машин с валом отбора мощности двигателя, действие которых обеспечивается энергией сжимаемого в генераторе газов воздухом. Для этого сжатый воздух отбирается из полости между клапанами 9, 11 и входом в камеру сгорания 1 и по трубопроводу 14, (фигура 2) через обратный клапан 15 поступает в пневмоаккумулятор 16 и при пуске генератора газов сначала заряжает, а затем по мере расхода воздуха подзаряжает его. Далее от пневмоаккумулятора 16 по трубопроводу 17 и через золотник 18, который находится в правом положении по рисунку, поступает в правую полость поршня привода муфты 19. Предположим, что поршень привода муфты 19 находится в правом положении как показано на рисунке. Тогда под действием сжатого воздуха поршень привода муфты 19 перемещается влево и поводком 20 перемещает муфту 21 и шестерню 22 влево. Муфта 21 шлицевая - может перемещаться вдоль вала расширительной машины 25. Шестерня 22 входит в зацепление с шестерней 23 и передает момент силы валу отбора мощности двигателя 24. Одновременно система управления направляет продукты сгорания от генератора газов в расширительную машину 25. Если расширительная машина 26 была уже включена, момент силы вала отбора мощности двигателя 24 становится равным сумме моментов сил валов расширительных машин 26 и 25. Дальнейшее наращивание момента силы двигателя может реализовываться подключением очередной расширительной машины, например расширительной машины 27. Подключение расширительных машин может производиться в любой другой последовательности. Для отключения расширительной машины 25 от вала отбора мощности двигателя 24 система управления подает электрический сигнал на обмотку катушки 28, в результате чего якорь соленоида 29 и соединенный с ним золотник 18 перемещается влево. Теперь сжатый воздух из пневмоаккумулятора 16 направляется в левую полость поршня привода муфты 19, перемещает его вправо и разъединяет шестерни 22 и 23. Таким образом, в зависимости от требуемого момента силы на валу двигателя производится включение и выключение требуемого числа расширительных машин.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ увеличения момента силы на валу отбора мощности поршневого двигателя с питанием рабочим телом от свободнопоршневого генератора газов с общей внешней камерой сгорания, включающего свободнопоршневой генератор газов с внешней камерой сгорания, вал отбора мощности двигателя, две и более расширительных машин с муфтами сцепления валов расширительных машин с валом отбора мощности двигателя, и систему управления, отличающийся тем, что для увеличения момента силы на валу отбора мощности двигателя при соединенном вале отбора мощности двигателя с валом одной или более одной расширительных машин система управления двигателя подает продукты сгорания от генератора газов на еще одну, либо на несколько, либо на все незадействованные расширительные машины и муфтами сцепления соединяет их валы с валом обора мощности двигателя.

ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРИМЕНЕНИЕ

Расширительные машины представляют собой пневматические машины любого поршневого типа. Заявленный способ увеличения момента силы на валу двигателя позволит экономить ресурс двигателя и снизить расход топлива за счет выключения части расширительных машин - исключить влияние трения в парах трения отключенных расширительных машин - в режиме частичных нагрузок на двигатель.

ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

Фигура 1. Принципиальная схема свободнопоршневого генератора газов с внешней камерой сгорания.

1 - камера сгорания, 2 - форсунка, 3 - свеча зажигания, 4, 10 - газораспределительный клапан, 5, 7 - поршни, 6 - шток, 8, 9, 11, 12 - обратный клапан, 6 - шток, 13 - заслонка.

Фигура 2. Принципиальная схема пневматического привода муфт сцепления расширительных машин с валом отбора мощности двигателя.

14, 17 - трубопровод; 15 - обратный клапан; 16 - пневмоаккумулятор; 18 - золотник; 19 - поршень привода муфты; 20 - поводок; 21 - муфта; 22, 23 - шестерня; 24 - вал отбора мощности двигателя; 25, 26, 27 - расширительная машина; 28 - обмотка катушки соленоида; 29 - якорь соленоида.

Способ увеличения момента силы на валу отбора мощности поршневого двигателя с питанием рабочим телом от свободнопоршневого генератора газов с общей внешней камерой сгорания, включающего свободнопоршневой генератор газов с внешней камерой сгорания, вал отбора мощности двигателя, две и более расширительных машин с муфтами сцепления валов расширительных машин с валом отбора мощности двигателя и систему управления, отличающийся тем, что для увеличения момента силы на валу отбора мощности двигателя при соединенном вале отбора мощности двигателя с валом одной или более одной расширительных машин система управления двигателя подает продукты сгорания от генератора газов на еще одну, либо на несколько, либо на все незадействованные расширительные машины и муфтами сцепления соединяет их валы с валом отбора мощности двигателя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к двигателестроению. Пневмодвигатель содержит многоступенчатый редуктор.

Изобретение относится к области энергомашиностроения. .

Изобретение относится к двигателестроению и служит для получения газа под давлением из смеси горючей жидкости с воздухом и может применяться на транспорте и в других областях техники.

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано при создании мотокомпрессора со свободнодвижущимися поршнями различного назначения. .

Изобретение относится к компрессоростроению, в частности к свободнопоршневому газогенератору, предназначенному для получения сжатого газа при сгорании органического топлива.

Изобретение относится к области энергомашиностроения. Способ управления фазами электроэнергии полимодульного электрогенератора на базе свободнопоршневого энергомодуля с внешней камерой сгорания, включающего группу идентичных по принципу действия свободнопоршневых энергомодулей с внешней камерой сгорания, количество которых равно числу фаз генерируемой электроэнергии, и систему управления фазами генерируемой электроэнергии, согласно изобретению для получения задаваемого числа фаз генерируемой электрогенератором электроэнергии система управления фазами запускает каждый энергомодуль последовательно с запозданием по фазе, соответствующим задаваемому числу фаз генерируемой электроэнергии. Изобретение обеспечивает преобразование энергии моторного топлива в многофазную электроэнергию. 1 ил.

Источник автономного электропитания содержит эластичный передаточный элемент в виде герметичной емкости (1), сообщенной каналом (2) с герметичным цилиндром (3). В цилиндр помещен поршень (5), который при помощи штока (16) связан с преобразователем (4) энергии. Последний представляет собой рабочий элемент (8), помещенный в поле постоянного магнита (9). Шток (16) жестко соединен с одной из сторон (15) рабочего элемента (8), выполненного в виде металлической пластины (10) прямоугольной формы. Противоположная сторона (13) упомянутой пластины подпружинена с помощью пружины (14). Под действием внешней силы Q на заполненную воздухом эластичную емкость (1) усилие по герметичному каналу (2) и цилиндру (3) передается на поршень (5), который, перемещаясь, оказывает давление на рабочий элемент (8). Последний начинает двигаться, пересекая силовые линии магнита (9), одновременно оказывая воздействие на пружину (14). Во время возвратно-поступательного движения рабочего элемента (8) между полюсами магнита (9) на двух противоположных сторонах (11) и (12) металлической пластины (10) возникает э.д.с., создающая электрический ток, поступающий в накопитель (6) по тоководам (7). 2 ил.
Наверх